بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله حذف باکتریهاي مختلف و همچنین آلاینده هاي مختلفی از قبیل آرسنیک، فلوئور، فلزات سنگین و ترکیبات آلی سمی از محلولهاي آبی با استفاده از نانو لوله هاي کربنی تک دیواره، مورد بررسی قرار گرفت. براي انجام آزمایش، محلولی شامل گلوکز و متیلن بلو MB و بافر پتاسیم فسفات با pH خنثی حاوي باکتري هاي مختلفی تهیه شده این محلول با کمک یک پمپ خلاء از فیتلري که با کمک نانو لوله هاي کربنی تهیه شده عبور داده شده است.
آنالیز EDX و SEM نمونه هاي ساخته شده در آزمایشگاه قبل و بعد از تصفیه آب هاي آلوده به منظور بررسی میزان کارایی فیلترهاي نانو انجام شده است. راندمان حذف باکتریها و ناخالصی ها و سموم موجود در فاضلاب توسط نانو لوله هاي کربنی تک دیواره استفاده شده به 98 درصد رسید .
نتایج این تحقیق نشان داد که نانو لوله هاي کربنی تک دیواره به طور مؤثري آلاینده هاي مختلفی از قبیل آرسنیک، فلوئور، فلزات سنگین و ترکیبات آلی سمی را از آب جذب می نمایند و داراي پتانسیل خوبی براي تصفیه آب و فاضلابهاي آلوده به باکتریهاي مختلف هستند.
.1 مقدمه
در سال 1991 یک پژوهشگر ژاپنی به نام سومیو ایجیما دو الکترود گرافیت را به جاي اتصال در فاصله کمی از یکدیگر قرار داد وبین آنها قوس الکتریکی برقرار کرد. این آزمایش سبب شد که وي به طور کاملا اتفاقی نانو لوله هاي کربنی را کشف کند. نانو لوله هاي کربنی، استوانه هاي خیلی ریزي ستنده که سطوح جانبی آنها از اتم هاي کربن ساخته می شود که نهایتاً شکلی شبیه به آرایش شش ضلعی هاي به هم وصل شده را که تقریباً شبیه یک شبکه ي سیمی لوله شده می باشد، به وجود می آورند - شکل . - 1 نانو لوله هاي کربنی از منابع کربنی مانند گرافیت یا گازهاي هیدروکربنی بوسیله روشهایی مانند Arc discharge ، TCVD و Laserr ablation ساخته می شوند و داراي دو نوع چند دیواره اي - MWCNT - و تک دیواره اي - SWCNT - می باشند. در این نانو لوله هاي کربنی الکترون ها به جاي چرخش حول هسته ي یک اتم، اتم هاي آزاد یک نانو لوله پیرامون محیط دایروي لوله می چرخند.
شکل -1 نانو لوله هاي چند دیواره اي - MWCNT - و تک دیواره اي - SWCNT -
نانولوله هاي کربنی در مقایسه با فناوریهاي دیگري که در تصفیه آب و فاضلاب به کار میروند، داراي مزایاي زیادي هستند. چون این مواد قابلیت استفاده مجدد را دارند، نسبت به غشاهاي معمول که باید به صورت متناوب جایگزین شوند، از کارایی بیشتري برخوردارند. همچنین به دلیل آبگریز بودن طبیعی این مواد و انتخابگري شیمیایی آنها، به انرژي کمتري براي کارنیاز دارند؛ همچنین میتوان نانولوله هاي کربنی را عاملدار کرده و از آنها به صورت هدفمند براي حذف آلاینده هاي مختلفی از قبیل آرسنیک، فلوئور، فلزات سنگین و ترکیبات آلی سمی بهره برد. نانولوله هاي کربنی به دلیل مساحت سطحی بسیار بالا و مقاومت شیمیایی و دمایی بسیار زیاد می توانند به عنوان جاذب در تصفیه فاضالب نیز مورد استفاده قرار بگیرند. در این مقاله با استفاده از امواج الکترومغناطیسی و لوله هاي کربنی روشی براي حذف برخی باکتریهاي موجود در فاضلاب ها ارایه شده است.
.2 ساخت نمونه آزمایشگاهی
در ابتدا یک قطعه پنبه به مدت یک ساعت در داخل آب مقطر شستشو می شود و در آون خشک می شود.سپس پنبه حلاجی شده درون محلول حاوي نانولوله هاي کربنی با قطر 12 nm فرو برده می شود و در آون خشک می شود در مرحله بعد، این قطعه پنبه را درون یک محلول الکلی حاوي نانوسیمهاي نقره فرو برده و سپس دوباره آن را خشک کردند. نانولوله ها کربنی و نانوسیم هاي بلند و باریک نقره درون الیاف پنبه گیر می افتند . سپس توسط قالب هاي طراحی شده پنبه هاي آغشته شده به شکل لوله هاي استوانه اي شکل به طول 10 cm و قطر 1cm تبدیل شده اند
شکل -2 فیلتر استوانه اي شکل حاوي نانو لوله هاي تک دیواره اي - SWCNT -
باکترها ي آنترو باکتر , Enterobacter sp. PTC 1291 کلبسیلا Klebsiella terrigena PTCC 1650 و اي کولاي Escherichia coli PTCC 1395 از بانک میکروبی،سازمان پژوهش هاي علمی و صنعتی ایران تهیه شده سپس باکترها ي به محیط هاي کشت EMB و N.A تلقیح شده و پس از 72 ساعت به بیشترین میزان رشد خود در شرایط بی هوازي رسیدند.محلولی شامل گلوکز و متیلن بلو MB و بافر پتاسیم فسفات با PH=7 حاوي باکتري هاي مذکور تهیه شده این محلول با کمک یک پمپ خلاء و ایجاد فشاري 742 torr در داخل ظرف از فیتلر عبور داده شده است.
شکل -3 دستگاه تصفیه کننده و مکانیسم عملکرد آن
در هنگام عبور آب از فیلتر میدان الکترومغناطیسی متناوبی با فرکانس هاي متفاوتی بر فیلتر تابیده شده است. پالسهاي الکتریکی اعمال شده به این فیلتر، باکتریهاي گیر افتاده در لوله هاي کربنی را از طریق ایجاد سوراخ هاي در دیواره سلولی آنها غیر فعال می کند آب عبوري از فیلتر به محیط هاي کشت EMB و N.A مجدداًتلقیح شده و پس از 72 ساعت هیچ گونه اثري از رشد باکتریهاي مشاهده نشده است
شکل -4 محیط هاي کشت باکتري ها و محلول هاي قبل و بعد از تصفیه
.3 اندازه گیري و آنالیز
آنالیز : SEM
به منظور بررسی و اطمینان از عملکرد دستگاه تصاویر SEM استوانه هاي حاوي نانو لوله هاي کربنی قبل و بعد از تصفیه تهیه شده است. که آشکارا نشان دهنده به دام افتادن آلودگی ها و باکتریها در این نانو لوله ها می باشد که در شکل 5 نشان داده شده است.
